Ajaloolised kaardid ja GIS: praktikum

1 Installimine

QGISil on alati kaks hetkeversioon: stabiilne Long term release ja uusimate võimalustega Latest release. Kuna Latest release pidevalt uueneb, siis on kursusel lihtsuse huvides kasutusel Long term release, milleks hetkel 3.10. Väga suuri erinevusi nende versioonide vahel ei ole. Kel huvi, võib vaadata ka väljalaske graafikut.

QGIS 3.10 saab alla laadida ametlikult kodulehelt, valides enda arvuti operatsioonisüsteemile sobiva variandi. Windowsi jaoks QGIS Standalone Installer Version 3.10 (64 bit) ja macOSi jaoks QGIS macOS Installer Version 3.10. Kui allalaadimine on lõppenud, ava fail ning installi see nagu iga teine programm. Kasutada vaikimisi valikuid.

2 Andmed ja failihaldus

Segaduste vältimiseks on soovitatud kasutada kaustade strutktuuri, kus selle kursuse kaustas on teil QGISi projekti fail(id) .qgz ja kaks kausta andmed ja kaardid, kuhu panete vastavalt kõik praktikumis kasutatavad andmed ja valminud kaardid. Võimalike probleemide vältimiseks võiks kursuse kaust olla kohas, kus ei ole täpitähti. Nt C:/ut/sygis_2020/arhiivinduse_alused/.

Näiteks:

• C:/…/kursuse_kaust/
  • praktikum_6.qgz
  • andmed/
    • kirikud.gpkg
    • vallakohtuprotokollid1.csv
    • jne
  • kaardid/
    • ylesanne_1_kimber.png
    • ylesanne_2_kimber.jpeg
    • jne

Praktikumis kasutatavad andmed leiate Moodle’ist. Laadige need alla, pakkige lahti (parempoolne klikk ja Extract here) ja asetage kausta andmed. Soovi korral võite Eesti maakondade kihi ka ise Maa-ameti Geoportaalist alla laadida, kuna tegu on avalike ruumiandmetega. Õige fail on Maakond SHP. Klikkides lehel *Ruumiandmed" leiab ka rohkelt muid andmeid.

2.1 Esimene seadistamine ja kasutajaliides

Avage töölaual kaustas QGIS 3.10 QGIS Desktop 3.10.10 with GRASS 7.8.3. Sageli on esimisel korral avades QGIS eestikeelne. See on küll tore, kuid kahjuks on tõlge poolik ning internetist abi otsides on vähe kasu eestikeelsetest terminitest. Niisiis kasutame kursuse käigus ingliskeelset versiooni. Selleks vali ülevalt servast menüüst Seaded → Valikud → Üldine (vasakul servas). Tee linnuke Override system locale ette. Vali User Interface Translation rippmenüüst American English. Locale (numbers, date and currency formats) juures ei tule midagi muuta. Tähendab, et see peab jääma Estonian Estonia (et_EE). Vajuta all servas OK. Sulge QGIS ning ava uuesti. Nüüd on programm ingliskeelne.

Keele muutmine QGISis

2.2 Vaikimisi koordinaatsüsteemi sätestamine.

Kuna harjutused käsitlevad Eesti kaarte ja koordinaate, siis tuleb valida ka Eesti koordinaatsüsteem: - Ülevalt servast menüüst Settings → Options → CRS (Coordinate Reference System). - CRS for Projects all vali Use a default CRS, kliki rippmenüü kõrval ikoonil ja kirjuta seal otsinguse Estonian Coordinate System 1997. Vajuta sellele otsingu tulemusele ning menüü alumises servas OK. Tee sama CRS for Layers juures. - Salvesta kursuse kausta enda QGIS projekt valides ülevalt vasakult Project → Save. Failinimeks pane näiteks praktikum_6. Ära unusta ka praktikumi jooksul aeg-ajalt salvestada!

Vaikimisi koordinaatsüsteemi sätestamine

Vaata QGISi kasutajaliidest. Suurde keskel olevasse aknasse ilmuvad kaardid ja ruumiandmete kihid. Vasakul on kihtide aken Layers. All servas on näitab kursori asukoha koordinaate, mõõtkava, mida saab seal ka muuta, ning paremal nurgas on koordinaatsüsteem, mis peaks praegu olema EPSG:3301, mis tähendabki Eesti 1997. a koordinaatsüsteemi. Üleval servas on menüüd ja kõiksugused tööriistad.

3 Andmete avamine

Nagu varasematest mäletate on olemas raster- ja vektorandmed. Viimased neist võivad koosneda punktidest, joontest või aladest. Avame kõigist andmetest näite.

• Ava Eesti maakondade kiht.

  • Layer → Add layer → Add vector layer.
  • Kliki Vector Dataset(s) juures sirvimise ikoonil (kolm punkti). Vali andmete kaustast fail maakond_20201001.shp ja vajuta Open. Seejärel menüü all servas Add ja Close.
  • Nüüd on avatud kiht kõigi Eesti maakondade piirjoontega.

• Ava muinsuskaitse all olevate kirikute kiht. Kõik samamoodi nagu eelmise kihiga, valida tuleb aga kirikud.gpkg.

• Ava suuremate jõgede kiht joed.gpkg.

Kihtide paneelil Layers saab kihte välja ja sisse lülitada ning hiirega tõstes muuta nende järjekorda. Peaaknas saab hiire rullikuga suumida (all servas muutub ka mõõtkava). Hiire vasakpoolset klahvi all hoides ja ka klaviatuuril nooltega saab liikuda. Kihi terve ulatuse nägemiseks tee Layers paneelil kihil parempoolne klikk ning vali Zoom to Layer. Sellest on abi ka siis, kui oled ei suuda kihti enam üles leida. Kihtide atribuuttabelit saab vaadata tehes paremkliki ja Open Attribute Table. Proovi kaardil ringi liikuda ning vaata kõikide kihtide atribuuttabelit!

Vaatame ka näidet rasterandmetest ortofotode näol. Ava 2020. a ja 1995. a ortofotod kasutades Layer → Add layer → Add Raster Layer ning vali vastavalt failid orto_2020.tif ja orto_1995.tif. Liigu kihtide juurde ja vaata nende erinevusi. Proovi ka lähedale suumida, et näha eraldiseisvaid piksleid. Rasteri pikslisuuruse vaatamiseks tee kihil paremklikk → Properties. Information from provider on kirjas Pixel size kui piksli küljepikkus meetrites. Pärast seda võib rasterkihid eemaldada. Selleks tee paremklikk → Remove layer.

Ortofotode kohta rohkem lugeda ja neid ka ise kaardiruutude kaupa allalaadida Geoportaalist.

4 Kihtide visualiseerimine

Selleks, et kõik kihid välja paistaksid peaksid need ülevalt alla olema järjekorras kirikud, jõed, maakonnad. Andmete visualiseerisemiseks on meil punktide puhul kasutada värv, kuju ja suurus. Joonte ja alade puhul piirdume üldiselt värvi ja suurusega.

4.0.1 Harjutus 1

Muuda kihtide stiili nii et kirikud paistaksid selgelt välja, jõed oleksid sinised ja nähtavad ning maakonnad oleks ainult piirjooned. Lisa ka maakonnanimi.

Sümbolite muutmiseks tee kihil topeltkliki ja vaata, et avanenud aknas oleks vasakul servas valitud Symbology. Avanenud menüüs saab punkt- ja joonobjektidele valida värvi ja suurus või laiust. Pindobjektidel ehk aladel valige Fill all Simple fill asemel Outline: Simple line.

Lisa maakonnanimi valides samas menüüs vali vasakult Labels ning seal No labels asemel Single labels. Value alt vali MNIMI ja vajuta all paremal OK.

Harjus 1 tulemus

Kas see on hea visualiseerimine? Mis on hea, mis on puudu, mis on üleliigne?

4.1 Harjutus 2

Seo tabel kirikute arvust maakonnas maakondade kihiga ning värvi maakonnad vastavalt kirikute arvule.

Ava Exceli vms programmiga fail kirikud_maakonniti.csv. Nagu näha on tegu väga lihtsa andmestikuga. Ava sama fail QGISis:

• Layer → Add layer → Add delimited text layer
• Kliki File Name juures sirvimise ikoonil (kolm punkti). Vali kaustast fail kirikud_maakonniti.csv
• Record and Fields Options juures tee linnuke First record has field names ette. See on vajalik, et QGIS arvestaks tabeli esimest rida kui tulpade pealkirju.
• Geometry definition vali No geometry (attribute only table). See tuleb valida kuna antud tabelis ei ole koordinaate.
• Kas all sample data juures on andmed kujutatud eraldi tulpades ja täpitähed olemas? Kui täpitähti pole vali üleval Encoding rippmenüüst ISO-8859-15, mis on ametlik eesti keele kodeering.
• Add → Close. Nagu näha ei ilmunud QGISi peaaknasse midagi, kuna tegu pole ruumiandmete kihiga, vaid lihtsalt tabeliga.
• Vaata kihtide paneelis selle atribuuttabelit. Nagu näha on see täpselt sama, mis Excelis.

Ühenda kultuurimälestiste tabel maakondade kihiga:

• Maakondade kihil topeltklikk → vasakul servas Joins → all servas roheline plussmärk.
  • Join layer: kirikud_maakonniti
  • Join field: maakond
  • Target field: MNIMI. Siin määrame, milliste tulpade põhjal tuleks tabel ja maakonnad kokku panna
  • Joined fields ette linnuke ja ka linnuke ainult kirikud ette, kuna me ei soovi tabelist võtta ka maakondade nimesid, mis on maakondade kihis juba olemas.
  • Custom Field Name Prefix ette linnuke ja kustuta sealses lahtris olev tekst.
    
  • OK
  • Vaata uuesti maakondade kihi atribuuttabelit, et näha, kas igale maakonnale said lisatud kirikute arvud.

Kirikute tabel ühendatud maakondade kihiga

Värvi maakonnad vastavalt kirikute arvule

• Maakondade kihil paremklikk → Properties → Symbology
• Simple line asemel vali uuesti Symbol layer type juurest Simple fill
• Menüü ülaservast Single symbol asemel Graduated:
  • Column juures vali kirikuid. See määrab, millise tulba väärtuste põhjal maakonnad värvitakse.
  • Color ramp: vali rippmenüüst värviskaala, millel on ühtlane 2–3 tooni üleminek. Näiteks helekollasest tumeroheliseks.
  • Kliki Classify. Proovi ka erinevate jaotumistega (nt Equal interval ja Pretty breaks) ja klasside hulgaga (Classes). Näiteks Pretty breaks ja neli klassi annab ilusa tulemuse. Jälgi, et kõik või enamik maakondi ei oleks ühte värvi.
  • OK
• Nüüd on kõik maakonnad värvitud valitud värviskaalaga vastavalt sellele, kui palju on neis kirikuid. Kas see kaart on informatiivne? Mida peaks lisama või ära võtma?

Harjutus 2 tulemus

5 Aluskaardid

Nagu varasemates loengutes nägime on olemas rohkelt aluskaarte, mida erinevateks rakendustes kasutatakse. Neid saab kasuta QGISis läbi pistikprogrmammide ehk Plugins või WMS- ja WFS-teenuste. Vastavalt web map service ja web feature service. WMS-teenuse läbi saab kasutada peaaegu kõiki Maa-ameti XGISis olevaid kihte. Täpsemalt sellest WMS teenuste lehel. Lisaks saab paljusid muid andmeid kogu maailmast. WMS-teenuse kaarte saab kasutada sisuliselt ainult visualiseerimiseks. Päringuid neid teha ei saa.

Lisa WMS-teenusest taustaks kaart:

• Layer → Add layer → Add WMS/WMTS layer.
• New. Seal Name: Maaamet alus ning URL juurde kopeeri aadress http://kaart.maaamet.ee/wms/alus? ja vajuta OK. Nüüd on paika pandud, millise Maa-ameti kaardiserveriga QGIS ühenduse loob.
• Kliki Connect ja vali 138 MAANTEED ning kliki Add.
• Lisa veel üks ühendus. New. Seal kirjuta Name: lahtrisse Maaamet orto ja reljeef ning URL juurde kopeeri aadress https://kaart.maaamet.ee/wms/fotokaart ja vajuta OK.
• Kliki Connect ja vali 21 vreljeef ning kliki Add. Sulge aken.
• Nüüd on peaaknas näha tänapäevane maanteed koos reljeefiga. Kui WMS kihid ei paista välja, siis muuda kihtide järjekorda.

Quickmap ja OSM

Lisa veebikaartide plugin. - Üleval servas Plugins → Manage and Install Plugins. Otsingusse kirjuta Quickmap. Vali QuickMapSercives ja installi see. Sulge aken. - Üleval servas Web → QuickMapServices → OSM → OSM standard. Nüüd on aluskaardiks OpenStreetMap. Proovi ka teisi kaarte. Nt Google.

5.1 Andmete avamine

Võid jätkata eelmise praktikumi QGIS projekti. Kihelkondade kiht on kujutab 1917. aasta seisu. Kihis võib olla mõningaid ebatäpsusi. Mälestiste kihis on kõik muinsuskaitse all olevad mälestised. Aladena tähistatud mälestistest on siin lihtsama käsitlemise huvides tehtud samuti punktid. Pärast avamist vaadake ka andmete atribuuttabeleid, et näha millist infot on nendega kaasas. Vorbuse uurimisala kasutame harjutuse käigus ja praege võib selle välja lülitada.

5.2 Andmete valimine ja mõõtmine (käsitsi)

Kihi valimise abil saame luua valikust uue kihi või muuta valiku omadusi. Hetkel vaatame käsitsi valimise variante. Kaardil objektide valimiseks kliki kihtide paneelis kihil, millest soovid valida. Objekte saab valida kaardil kuju joonistades või määrates väärtused, mille põhjal valik teha. Proovime mõlemat! Valitud objektid muutuvad kollaseks.

Valimise tööriistad menüüribal

Vali kaardil kõik Saaremaa kihelkonnad ning salvesta need eraldi kihina tehes paremklikk → Export → Save Selected Features As. Formaadiks Geopackage ja vali sirvimise ikoonile klikkides kursuse kaustas andmete kaust. Anna kihile mõistlik nimi. Näiteks kihelkonnad_saaremaa või saaremaa_kihelkonnad.

Vali kaardil Liivimaa kubermangu kihelkonnad. Select Features By Value ja kubermangu tulpa kirjuta “Liivimaa” → Select Features → Close. Järgmistel kordadel vaatame ka keerulisemaid valikuid Select Features By Expression abil. Vali samamoodi kõik arheoloogia mälestised ja salvesta need eraldi kihina. Valiku tegemiseks vaata kihi atribuuttabelit.

6 Kihi ja andmete loomine

Märkida tuleb vanalt topograafiliselt kaardilt uurimispiirkonna piires Tartust u 7 km kirdes asuva Vorbuse asula läheduses oleva Metsaküla küla suuremad teed ja talud, mida tänapäeval enam pole. Piirkonnas toimusid 1960.–70. aastate maaparandusega (uute põldude rajamisega) seoses mitmed ümberkorraldused.

Vorbuse piirkonna talud ja teed, mida tänapäeval enam pole

Lisa WMS-teenusest ajalooline topokaart:

• Lülita sisse Vorbuse uurimisala kiht ja liigu selle juurde.
• Layer → Add layer → Add WMS/WMTS layer.
• Avanenud aknas kliki New. Seal Name: Maaamet ajaloolised kaardid ning URL juurde kopeeri aadress https://kaart.maaamet.ee/wms/ajalooline? ja vajuta OK.
• Kliki Connect ja vali Ajalooline alt 45 ew_25T Eesti topograafiline kaart 1:25000 (1923–1935) ning seejärel Add → Close.
• Lisa eelmise punktiga sarnaselt WMS-teenusest tänapäevane aluskaart:
  • Loo uus ühendus või kasuta eelmises loengus seadistatud ühendust Maa-amet alus. Loomisel kasuta URLi http://kaart.maaamet.ee/wms/alus?
• Vali rippmenüüst Maa-amet alus, kliki Connect ja vali Põhikaardid alt *2 pohi _vr2 Põhikaart*.
• Vaata põgusalt, kuidas on märgitud talud ja teed ajaloolisel topokaardil ja tänapäevasel põhikaardil.

Loo uued tühjad kihid talude ja teede märkimiseks

• Ülevalt menüüst Layer → Create Layer → New Geopackage Layer
• Sirvimise ikoonile klikkides liigu seal kausta kursuse andmete kausta. Pane faili nimeks vorbuse_talud ning vajuta Save.
• Vali Geometry type: Point.
• Rippmenüüst koordinaatsüsteem EPSG: 3301, Estonian Coordinate System 1997.
• Lisa kihile uus atribuutide väli. New field all Name järel kirjuta nimi ja kliki Add to Fields List → OK.
• Nüüd on talude märkimiseks loodud tühi kiht, mis ilmus ka kihtide paneelile. Seda kihti paneelil sisse-välja lülitades ei juhtu hetkel midagi, kuna selles pole veel ühtegi punkti.
• Loo sarnaselt talude kihile ka teede vektorkiht. Vali teede märkimiseks õige Geometry type.

Märgi ajalooliselt kaardilt talud ja teed, mida tänapäeval enam pole Talud on topograafilisel kaardil tähistatud kandilise viirutatud alaga, millel asub must punkt, mis tähistab hoonet.

• Kliki kihtide paneelil kihil Vorbuse_talud ning vajuta üleval tööriista ribal kollasele pliiatsile (või Layer → Toggle editing). Pliiatsi kõrval olevad ikoonid muutuvad värviliseks. Vali kolme punktiga ikoon Add features. Nüüd saad kaardile punkte märkida.
• Kliki topograafilisel kaardil talu peal. Avanenud aknas jäta id lahter tühjaks, aga kirjuta nimi juurde võimalusel märgitud talu nimi.
• Kui kõik talud on märgitud, siis salvesta muudatused. Selleks vajuta tööriistaribal kollase pliiatsi kõrval disketina kujutatud salvestamise ikoonile (Save Layer). Lülita editing välja vajutades kollasel pliiatsil.
• Nüüd peaksid näha olema kõikide talude peal värvilised punktid.
  • Muuda punktide värvi ja suurust, et need paremini välja paistaksid ning lisa nimesilt.
  • Selleks, et sildid paremini välja paistaksid võid Labels menüüs Background alt teha linnukese Draw background ees ning Placement alt määrata Distance: 2. Selle tulemusena on siltide tekst taust valge ning sildid asuvad punktist 2 mm kaugusel.

Märgi kihiga vorbuse_teed uurimispiirkonna piires need teed, mida tänapäevasel kaardil enam pole. Ära märgi väga väikseid või neid teid, mille asukoht või kurvilisus on ainult pisut muutunud.

• Teede märkimine on sisuliselt sama nagu punktide märkimine. Kolme punktiga ikooni asemel on tööriistaribal samas kohas aga lihtsalt nurgelise joonega ikoon.
• Märgi tee punktide abil joonena. Joone lõpetamiseks tee parempoolne klikk ja anna sellele järjekorra number. Joone paksust saab muuta samal viisil nagu punktil.
• Kui oled talud ja teed märkinud, siis lülita ajalooline topokaart välja. Nüüd on endised talud ja teed näha tänapäevasel põhikaardil.

7 Kaartide kujundamine ja eksportimine

Kui kaardiaknas on loodud sobiv lahendus, siis ekspordi see kaardina. Kaardi tegemiseks:

• Ülevalt vasakult Project → New Print Layout. Anna sellele sobiv nimi.
• Avanenud aknas ülevalt Add Item → Add Map. Nüüd joonista akna valgele lehele nelinurk hoides all hiire vasakpoolset klahvi. QGIS-i peaaknas olev kaart kujutatakse sinna. Tee nelinurk sama suureks kui valge taust.
• Säti kaarti nii et kõik vajalik oleks näha. Selleks vali Edit → Move Content või vajuta klaviatuuril C. Liiguta kaarti hiire vasakpoolset klahvi all hoides. Paremal servas Item properties alt saab valida kaardi mõõtkava (Scale), et kaarti suuremaks või väiksemaks teha.
• Lisa kaardile joonmõõtkava. Add item → Add Scalebar ning kliki kaardile. Avanenud aknas lihtsalt OK. Paremal Item properties → Segments saad muuta muuta mõõtkava pikkust. Vali left 0 ja lisa paremale poole nii palju, kui soovid. Fixed width muudab mõõtkava ühe ühiku pikkust. Style rippmenüüst saad valida endale meelepärase stiili.
• Lisa kaardile põhjasuunda tähistav nool. Add item → Add North Arrow ning kliki kaardile. Paiguta noole kast kaardi ühte ülemisse nurka. Paremal Item properties all kliki Search directories ning vali soovi korral mõni muu nool.
• Lisa kaardile enda nimi ja viide Maa-ametile. Add Item → Add Label ning kliki kaardile. Avanenud aknas OK. Paiguta tekkinud kast kaardi ühte nurka. Paremal Item properties all kirjuta enda nimi ning vajadusel viide Maa-ameti andmetele. Nt Aluskaart: Maa-amet 2020.
• Ekspordi kaart kursuse kausta. Üleval servas vasakul Layout → Export as Image. Anna sellele mõistlik nimi. Avanenud aknas Save.
• Ava kaart kaustas ning vaata, kas kõik jäi õigesti.